JP2012153117A - Mold, printing plate and method for manufacturing the same, method for forming functional film, inkjet head, and inkjet recording apparatus - Google Patents

Mold, printing plate and method for manufacturing the same, method for forming functional film, inkjet head, and inkjet recording apparatus Download PDF

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秀明 西村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a printing plate that can uniformalize the projection height of an unevenness pattern on a surface.SOLUTION: The present invention includes: a step of forming the unevenness pattern, using photolithography technique, on an active layer 14a of an SOI substrate 14k having an SiObox layer 14b to make a mold 14; a step of applying a liquid form resin 13a onto an unevenness pattern surface of the mold 14; a step of sandwiching a layer of the liquid form resin 13a applied onto the unevenness pattern surface of the mold 14 to make the mold 14 press a glass substrate 52, and heating the resin while pressing to cure the liquid form resin 13a, resulting in making a cured resin layer 13; and a step of peeling off the mold 14 from the cured resin layer 13 to obtain the printing plate 50 on which the unevenness pattern is transferred and which is formed of the cured resin layer 13 and the glass substrate.

Description

本発明は、成形型、該成形型を用いて作製されるマイクロコンタクトプリントに用いられる印刷用版及びその製造方法、前記印刷用版を用いた機能性膜の形成方法、インクジェットヘッド並びにインクジェット記録装置に関するものである。   The present invention relates to a molding die, a printing plate used for microcontact printing produced using the molding die and a method for producing the same, a method for forming a functional film using the printing plate, an inkjet head, and an inkjet recording apparatus. It is about.

圧電素子を用いたインクジェットヘッドを高密度化する技術として、特許文献1等に示されるように、MEMS(マイクロ エレクトロ メカニカル システム)を応用した技術が開示されている。すなわち、半導体デバイス製造技術を応用し、アクチュエータ,液体流路を微細に形成することにより、ノズル密度を高密度にすることができるため、ヘッドの小型化,高集積化が可能になる。   As a technique for increasing the density of an inkjet head using a piezoelectric element, a technique using MEMS (micro electro mechanical system) is disclosed as disclosed in Patent Document 1 and the like. That is, by applying semiconductor device manufacturing technology and finely forming the actuator and the liquid flow path, the nozzle density can be increased, so that the head can be miniaturized and highly integrated.

このようなMEMS技術を採用したインクジェットヘッドでは、薄膜技術で形成された振動板上に、薄膜形成技術で形成した電極,圧電体をフォトリソグラフィでパターニングし、圧電素子を形成することでアクチュエータとすることができる。   In an inkjet head employing such a MEMS technology, an electrode and a piezoelectric body formed by a thin film formation technique are patterned by photolithography on a vibration plate formed by a thin film technique, thereby forming an actuator. be able to.

圧電素子の形成に関して、例えばインクジェット方式によりチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の前駆体を基材に塗布、焼成することによって圧電素子を形成する技術が既に知られている。この方式は、所望の領域に選択的にPZT前駆体を塗布することが可能であり、鉛を含有するPZT前駆体の消費量を抑制することが可能であるため、環境面において有利である。   Regarding the formation of piezoelectric elements, for example, a technique for forming a piezoelectric element by applying a precursor of lead zirconate titanate (PZT) to a base material by an ink jet method and baking is already known. This method is advantageous in terms of the environment because the PZT precursor can be selectively applied to a desired region and the consumption of lead-containing PZT precursor can be suppressed.

しかしながら、インクジェット方式は、複数ノズル、非接触手段による液体の塗布方法であり、さらにインクジェットヘッドが搭載されたキャリッジと基材間の相対移動手段の位置ばらつきによって、パターン形成精度に数μm〜数十μm程度のばらつきが発生するため、圧電素子の形状がばらつき、圧電素子の電気特性に不具合を生じる要因となる。   However, the ink jet method is a method of applying a liquid using a plurality of nozzles and non-contact means, and further, the pattern formation accuracy is several μm to several tens of tens depending on the positional variation of the relative movement means between the carriage on which the ink jet head is mounted and the substrate. Since a variation of about μm occurs, the shape of the piezoelectric element varies, which causes a problem in the electrical characteristics of the piezoelectric element.

この不具合を解消する方法として、基材の表面に親水性の領域と撥水性の領域からなる表面エネルギーの差をパターニングする技術があり、このパターニング方法の一つとしてマイクロコンタクトプリント(以下、μCPともいう)法という技術が既に知られている。この技術は、ナノメートル乃至マイクロメートルオーダの凹凸パターンを形成したミリメートル乃至マイクロメートルオーダの厚みを有するPDMS(ポリジメチルシロキサン)樹脂を印刷用版として用い、インクとして撥水性(あるいは親水性)を有する溶液を用いて、高解像度の撥水性(あるいは親水性)パターンを接触方式により印刷することを特徴としている(特許文献2,3参照。)。   As a method for solving this problem, there is a technique for patterning a difference in surface energy consisting of a hydrophilic region and a water-repellent region on the surface of a substrate. One of the patterning methods is microcontact printing (hereinafter referred to as μCP). The technique of law is already known. This technology uses a PDMS (polydimethylsiloxane) resin having a thickness of the order of millimeters to micrometers with a concavo-convex pattern on the order of nanometers to micrometers, and has water repellency (or hydrophilicity) as an ink. A high-resolution water-repellent (or hydrophilic) pattern is printed by a contact method using a solution (see Patent Documents 2 and 3).

μCP法のプロセスは、印刷用版に機能性溶液を付着させる工程(インキング工程)、印刷用版に付着させた機能性溶液を基材に転写させる工程(転写工程)からなり、これらの工程を行う印刷装置(μCP装置)が既に知られている。   The process of the μCP method consists of a step of attaching a functional solution to the printing plate (inking step) and a step of transferring the functional solution attached to the printing plate to the substrate (transfer step). A printing apparatus (μCP apparatus) that performs the above is already known.

しかしながら、従来のμCP法で用いる印刷用版における凹凸パターンの凸部の高さが、所期の寸法通りではなく、対象の印刷領域で均一に印刷することが困難であった。   However, the height of the convex portions of the concavo-convex pattern in the printing plate used in the conventional μCP method is not as intended, and it has been difficult to print uniformly in the target printing region.

本発明は、以上の従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、表面の凹凸パターンにおける凹部の深さのばらつきが抑制された成形型、該成形型を用いた印刷用版の製造方法、該印刷用版の製造方法により得られる印刷用版、該印刷用版を用いた機能性膜の形成方法、該機能性膜の形成方法により製造されるインクジェットヘッド並びに該インクジェットヘッドを用いたインクジェット記録装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, a molding die in which variation in the depth of the concave portion in the concave-convex pattern on the surface is suppressed, a method for producing a printing plate using the molding die, Printing plate obtained by the printing plate manufacturing method, functional film forming method using the printing plate, ink jet head manufactured by the functional film forming method, and ink jet recording using the ink jet head An object is to provide an apparatus.

発明者が前述した問題の原因を調査したところ、印刷用版における凹凸パターンの凸部の高さはマイクロメートルオーダ乃至ナノメートルオーダと微小なものであるため、印刷用版の歪みや反り、あるいは印刷用版の表面全面に配置した凹凸パターン間の凸部の高さばらつきが対象の印刷領域での印刷性に影響し、とりわけ凹凸パターン間の凸部の高さばらつきがその印刷の均一性を阻害していることが分かった。また、印刷用版は、液状のPDMS樹脂を凹凸パターンを形成した成形型に塗布した後に加熱処理により硬化させ該成形型の凹凸パターンが転写されて得られるが、成形型の全面のマイクロメートルオーダ乃至ナノメートルオーダの微細な凹凸パターンをPDMS樹脂に転写させるものであるため、印刷用版の製造工程中における成形型の凹凸パターンの凹部の深さのばらつきが印刷用版における凹凸パターン間の凸部の高さばらつきに影響していることが判明した。そこで、発明者はその知見に基づいて前記問題を解決すべく鋭意検討を行い、本発明を成すに至った。   When the inventors investigated the cause of the above-described problem, the height of the convex portion of the concavo-convex pattern in the printing plate is as small as a micrometer order to a nanometer order, so the distortion or warpage of the printing plate, or The unevenness in the heights of the protrusions between the concavo-convex patterns placed on the entire surface of the printing plate affects the printability in the target printing area. It turns out that it is inhibiting. The printing plate is obtained by applying a liquid PDMS resin to a mold having a concavo-convex pattern and then curing it by heat treatment to transfer the concavo-convex pattern of the mold. Since a fine uneven pattern on the order of nanometers is transferred to the PDMS resin, variation in the depth of the recessed part of the uneven pattern of the mold during the manufacturing process of the printing plate is uneven between the uneven patterns in the printing plate. It was found that it affected the height variation of the part. Therefore, the inventor has intensively studied to solve the above problems based on the knowledge, and has reached the present invention.

すなわち、前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。なお、カッコ内に本発明を実施するための形態において対応する部位及び符号等を示す。
〔1〕 マイクロコンタクトプリントの印刷用版の製造に用いられる表面に凹凸パターンを有する成形型であって、SiO層をボックス層(SiOボックス層14b)とするSOI基板(SOI基板14k)の所定厚さのシリコン活性層(活性層14a)にフォトリソグラフィ技術により前記凹凸パターンが形成されてなることを特徴とする成形型(成形型14、図1)。
〔2〕 マイクロコンタクトプリントに用いる印刷用版の製造方法であって、前記〔1〕に記載の成形型の凹凸パターン形成面に、液体状樹脂(液体状樹脂13a)を塗布する工程(図1(2a))と、前記成形型の凹凸パターン面に塗布された前記液体状樹脂の層を挟んで、支持基板(ガラス基板52)を前記成形型に押圧させ、その状態で加熱により前記液体状樹脂を硬化させて硬化樹脂層(硬化樹脂層13)とする工程(図1(2b),(2c))と、前記成形型を前記硬化樹脂層から剥離して、前記凹凸パターンが転写された硬化樹脂層と前記支持基板からなる印刷用版(印刷用版50)を得る工程と、を有することを特徴とする印刷用版の製造方法(図1)。
〔3〕 前記支持基板は、前記成形型と熱膨張係数が略同一であることを特徴とする前記〔2〕に記載の印刷用版の製造方法。
〔4〕 前記支持基板は、ホウ珪酸ガラスまたはアルミナ珪酸ガラスからなることを特徴とする前記〔2〕または〔3〕に記載の印刷用版の製造方法。
〔5〕 前記液体状樹脂は、ポリジメチルシロキサン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂のいずれかであることを特徴とする前記〔2〕〜〔4〕のいずれかに記載の印刷用版の製造方法。
〔6〕 前記支持基板の前記液体状樹脂の層と接する表面が表面改質されていることを特徴とする前記〔2〕〜〔5〕のいずれかに記載の印刷用版の製造方法。
〔7〕 前記〔2〕〜〔6〕のいずれかに記載の印刷用版の製造方法により製造されてなることを特徴とする印刷用版(印刷用版50、図1)。
〔8〕 前記〔7〕に記載の印刷用版の前記凹凸パターン形成面に有機分子含有溶液を塗布し、該凹凸パターン面を被印刷面に接触させて、該被印刷面上に有機分子膜を転写することにより、撥液部(撥液性領域301)で区分される所定パターンの親液部(親液性領域302)を形成する第1の工程(図2(a))と、前記被印刷面上に形成された前記親液部にインクジェット法を用いて選択的に機能液(機能液401)を供給する第2の工程(図2(b))と、前記親液部に供給された機能液にエネルギーを付与して所定パターンの機能性膜(機能性膜500)を形成する第3の工程(図2(c))と、を有することを特徴とする機能性膜の形成方法(図2)。
〔9〕 隔壁(隔壁部503a)により区画されてなり、それぞれが液滴吐出孔(ノズル孔505)を有する複数の個別液室(個別液室506)と、前記複数の個別液室の前記液滴吐出孔が設けられる板面とは別の面に設けられる振動板(振動板540)と、前記振動板上の前記複数の個別液室それぞれに対応する位置に設けられ、該振動板側から共通電極となる下部電極(下部電極500a)、圧電体(圧電体500b)、個別電極となる上部電極(上部電極500c)の順に積層されてなる複数の圧電素子(圧電素子501)と、前記下部電極と接続される共通電極配線と、前記複数の圧電素子それぞれの上部電極と個別に導通し駆動信号が入力される個別電極配線と、を備えるインクジェットヘッドにおいて、前記下部電極、圧電体、上部電極の少なくともいずれかが、前記〔8〕に記載の機能性膜の形成方法により形成されてなることを特徴とするインクジェットヘッド(インクジェットヘッド1、図4,図5)。
〔10〕 前記〔9〕に記載のインクジェットヘッド(インクジェットヘッド1)を備えることを特徴とするインクジェット記録装置(インクジェット記録装置90、図8,図9)。
That is, the present invention provided to solve the above problems is as follows. In addition, the site | part and code | symbol etc. which respond | correspond in the form for implementing this invention in a parenthesis are shown.
[1] A mold having a concavo-convex pattern on a surface used for manufacturing a printing plate for microcontact printing, and an SOI substrate (SOI substrate 14k) having a SiO 2 layer as a box layer (SiO 2 box layer 14b) A molding die (molding die 14, FIG. 1), wherein the concavo-convex pattern is formed on a silicon active layer (active layer 14 a) having a predetermined thickness by a photolithography technique.
[2] A method for producing a printing plate for use in microcontact printing, the step of applying a liquid resin (liquid resin 13a) to the concave / convex pattern forming surface of the mold according to [1] (FIG. 1). (2a)) and a layer of the liquid resin applied to the concavo-convex pattern surface of the mold, the support substrate (glass substrate 52) is pressed against the mold, and the liquid state is heated by heating in that state. The step of curing the resin to form a cured resin layer (cured resin layer 13) (FIGS. 1 (2b) and (2c)), the mold was peeled from the cured resin layer, and the uneven pattern was transferred. And a step of obtaining a printing plate (printing plate 50) comprising a cured resin layer and the support substrate (FIG. 1).
[3] The method for producing a printing plate as described in [2], wherein the support substrate has substantially the same thermal expansion coefficient as the molding die.
[4] The method for producing a printing plate as described in [2] or [3], wherein the support substrate is made of borosilicate glass or alumina silicate glass.
[5] The printing plate according to any one of [2] to [4], wherein the liquid resin is any one of a polydimethylsiloxane resin, a polymethyl methacrylate resin, and a polyurethane resin. Method.
[6] The method for producing a printing plate according to any one of [2] to [5], wherein a surface of the support substrate that is in contact with the liquid resin layer is surface-modified.
[7] A printing plate (printing plate 50, FIG. 1) manufactured by the printing plate manufacturing method according to any one of [2] to [6].
[8] An organic molecule-containing solution is applied to the concavo-convex pattern forming surface of the printing plate according to [7], the concavo-convex pattern surface is brought into contact with the printing surface, and an organic molecular film is formed on the printing surface. A first step (FIG. 2A) for forming a lyophilic portion (lyophilic region 302) having a predetermined pattern divided by the lyophobic portion (liquid repellent region 301), A second step (FIG. 2B) for selectively supplying a functional liquid (functional liquid 401) to the lyophilic part formed on the printing surface by using an ink jet method; and supplying the lyophilic part to the lyophilic part And forming a functional film having a third pattern (FIG. 2C) for forming a functional film (functional film 500) having a predetermined pattern by applying energy to the functional liquid. Method (Figure 2).
[9] A plurality of individual liquid chambers (individual liquid chambers 506) each having a droplet discharge hole (nozzle hole 505), which are partitioned by a partition wall (partition wall portion 503a), and the liquids in the plurality of individual liquid chambers. A vibration plate (vibration plate 540) provided on a different surface from the plate surface provided with the droplet discharge holes, and a position corresponding to each of the plurality of individual liquid chambers on the vibration plate, from the vibration plate side A plurality of piezoelectric elements (piezoelectric elements 501), which are laminated in the order of a lower electrode (lower electrode 500a) serving as a common electrode, a piezoelectric body (piezoelectric body 500b), and an upper electrode (upper electrode 500c) serving as individual electrodes; An ink jet head comprising: a common electrode wiring connected to an electrode; and an individual electrode wiring individually connected to an upper electrode of each of the plurality of piezoelectric elements to input a drive signal. An ink jet head (ink jet head 1, FIGS. 4 and 5), wherein at least one of the partial electrodes is formed by the method for forming a functional film described in [8] above.
[10] An ink jet recording apparatus (ink jet recording apparatus 90, FIG. 8, FIG. 9) comprising the ink jet head (ink jet head 1) according to [9].

本発明の成形型によれば、SiO層をボックス層とするSOI(Silicon on Insulator)基板の所定厚さのシリコン活性層にフォトリソグラフィ技術により前記凹凸パターンが形成されてなることにより、SiO層においてSOI基板のエッチング反応を停止させることができるので、凹凸パターンにおける凹部の深さのばらつきを抑制することができ、引いては該成形型により製造される印刷用版の凹凸パターンにおける凸部の高さのばらつきを抑制でき、該印刷用版を用いた印刷品質を向上させることが可能となる。またその結果、前記印刷用版を用いた機能性膜の形成方法では、該機能性膜を精度よく形成することが可能となり、引いては安定した吐出性能を有するインクジェットヘッドを得ることができる。
また本発明のインクジェット記録装置によれば、本発明のインクジェットヘッドを有し、該インクジェットヘッドの液滴吐出孔からインク滴を安定して吐出するので、良質な画像を安定して形成することが可能となるとともに製造不良が減少して低コスト化を図ることができる。
According to the mold of the present invention, by comprising the concavo-convex pattern by SOI (Silicon on Insulator) photolithography silicon active layer having a predetermined thickness of the substrate of the SiO 2 layer and the box layer is formed, SiO 2 Since the etching reaction of the SOI substrate can be stopped in the layer, it is possible to suppress variation in the depth of the concave portion in the concave / convex pattern, and in turn, the convex portion in the concave / convex pattern of the printing plate manufactured by the mold. Variation in height can be suppressed, and printing quality using the printing plate can be improved. As a result, in the method for forming a functional film using the printing plate, the functional film can be formed with high accuracy, and an ink jet head having stable ejection performance can be obtained.
Further, according to the ink jet recording apparatus of the present invention, the ink jet head of the present invention is provided, and ink droplets are stably ejected from the droplet ejection holes of the ink jet head, so that a good image can be stably formed. As a result, manufacturing defects can be reduced and costs can be reduced.

本発明に係る本発明に係る成形型及び印刷用版の製造工程図である。It is a manufacturing-process figure of the shaping | molding die which concerns on this invention, and the printing plate. 本発明に係る機能性膜の形成方法に関する工程図である。It is process drawing regarding the formation method of the functional film which concerns on this invention. 本発明に係る機能性膜の形成方法に用いる印刷装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the printing apparatus used for the formation method of the functional film which concerns on this invention. 本発明に係るインクジェットヘッドの構成を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating a configuration of an inkjet head according to the present invention. 本発明に係るインクジェットヘッドの幅方向の構成を示す断面概略図である。1 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration in a width direction of an inkjet head according to the present invention. 図5のインクジェットヘッドにおける圧電素子の製造工程図である。It is a manufacturing process figure of the piezoelectric element in the inkjet head of FIG. 本発明のインクジェットヘッドを用いた液体カートリッジの外観図である。It is an external view of the liquid cartridge using the inkjet head of this invention. 本発明に係る画像形成装置であるインクジェット記録装置の外観図である。1 is an external view of an ink jet recording apparatus that is an image forming apparatus according to the present invention. 図8のインクジェット記録装置の機構部の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the mechanism part of the inkjet recording device of FIG.

以下に、本発明に係る成形型及び印刷用版の製造方法について説明する。
図1は、本発明に係る本発明に係る成形型及び印刷用版の製造方法を示す製造工程図である。このうち、図1(1a)〜(1c)は本発明の成形型に関する製造工程であり、図1(2a)〜(2d)は本発明の印刷用版に関する製造工程である。
Below, the manufacturing method of the shaping | molding die and printing plate which concern on this invention is demonstrated.
FIG. 1 is a production process diagram showing a method for producing a forming die and a printing plate according to the present invention. Among these, FIG. 1 (1a)-(1c) is a manufacturing process regarding the shaping | molding die of this invention, and FIG. 1 (2a)-(2d) is a manufacturing process regarding the printing plate of this invention.

(成形型)
本発明に係る成形型14は、マイクロコンタクトプリントの印刷用版の製造に用いられる表面に所定の凹凸パターンを有する成形型であって、SiO層をボックス層とするSOI基板の所定厚さのシリコン活性層にフォトリソグラフィ技術により前記凹凸パターンが形成されてなることを特徴とするものである。
この成形型の製造工程について、図1(1a)〜(1c)を参照しながら説明する。
(Molding mold)
The mold 14 according to the present invention is a mold having a predetermined uneven pattern on the surface used for manufacturing a printing plate for microcontact printing, and has a predetermined thickness of an SOI substrate having a SiO 2 layer as a box layer. The concavo-convex pattern is formed on the silicon active layer by a photolithography technique.
The manufacturing process of this shaping | molding die is demonstrated, referring FIG. 1 (1a)-(1c).

(S1a)エッチングマスク形成(図1(1a))
本発明の成形型を形成するための基板14kは、シリコンから成る活性層14aと、SiOボックス層14bと、Si基板14cとからなるSOI基板である。本工程では、活性層14aの表面にフォトレジストを塗布・ベーク・露光することにより、所定パターンの開口部(図中、白抜き部分)を有するエッチングマスク17を形成する。
(S1b)エッチング(図1(1b))
つぎに、エッチングマスク17の開口部を通して基板14kをドライエッチングすることにより、活性層14a表面にエッチングマスク17の開口部のパターンに対応した凹凸パターンを形成する。
(S1c)エッチングマスク除去(図1(1c))
活性層14aに凹凸パターンを形成した後、フォトレジストから成るエッチングマスク17を剥離することにより成形型14を得る。
(S1a) Etching mask formation (FIG. 1 (1a))
The substrate 14k for forming the mold of the present invention is an SOI substrate composed of an active layer 14a made of silicon, an SiO 2 box layer 14b, and an Si substrate 14c. In this step, a photoresist is applied, baked, and exposed on the surface of the active layer 14a, thereby forming an etching mask 17 having an opening (a white portion in the figure) having a predetermined pattern.
(S1b) Etching (FIG. 1 (1b))
Next, the substrate 14k is dry-etched through the opening of the etching mask 17, thereby forming an uneven pattern corresponding to the pattern of the opening of the etching mask 17 on the surface of the active layer 14a.
(S1c) Etching mask removal (FIG. 1 (1c))
After forming an uneven pattern on the active layer 14a, the mold 14 is obtained by peeling off the etching mask 17 made of photoresist.

以上のように、SiOボックス層14bにおいて基板14kのエッチング反応を停止させることができるので、凹凸パターンにおける凹部の深さは、エッチングパターンのエッチング幅の広さに影響を受けることなく、活性層14aの厚さに対応した一定の深さとなり、そのばらつきが抑制される。 As described above, since the etching reaction of the substrate 14k can be stopped in the SiO 2 box layer 14b, the depth of the concave portion in the concavo-convex pattern is not affected by the etching width of the etching pattern, and the active layer The depth becomes constant corresponding to the thickness of 14a, and the variation is suppressed.

(印刷用版の製造方法)
次に、印刷用版の具体的な製造工程について、図1(2a)〜(2d)を参照しながら説明する。
(S2a)液体状樹脂塗布工程(図1(2a))
まず、前述のように得られた成形型14の凹凸パターン形成面(図中、上面)において、その水平方向の端部に成形型支持部材12を立設した後、微細な凹凸パターン表面を埋めるように液体状樹脂13aを塗布する。
(Manufacturing method of printing plate)
Next, a specific manufacturing process of the printing plate will be described with reference to FIGS. 1 (2a) to (2d).
(S2a) Liquid resin application process (FIG. 1 (2a))
First, on the concavo-convex pattern forming surface (upper surface in the figure) of the mold 14 obtained as described above, the mold support member 12 is erected on the horizontal end, and then the fine concavo-convex pattern surface is filled. Thus, the liquid resin 13a is applied.

ここで、液体状樹脂13aとしては、ポリジメチルシロキサン(PDMS)樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂、ポリウレタン(PU)樹脂のいずれかを用いることができ、特に弾性、耐溶剤性、溶液に対する版離れ性の観点からPDMS樹脂が好適である。   Here, as the liquid resin 13a, any of a polydimethylsiloxane (PDMS) resin, a polymethyl methacrylate (PMMA) resin, and a polyurethane (PU) resin can be used. PDMS resin is preferred from the viewpoint of releasability.

また、その塗布方法としては、塗布する樹脂の物性、塗布面積に応じて適宜選択することができ、具体的には、スピンコート、バーコート、スキージコート、スリットコート、ロールコート、ブレードコート、ディスペンス等の各種の塗布方法を用いることができる。   In addition, the application method can be appropriately selected according to the physical properties and application area of the resin to be applied. Specifically, spin coating, bar coating, squeegee coating, slit coating, roll coating, blade coating, dispensing Various coating methods such as these can be used.

(S2b)加圧工程(図1(2b))
次に、未硬化状態の液体状樹脂13aの上方から、硬化後に該樹脂層の支持基板となるガラス基板52を貼り合わせた。本発明における印刷版用の支持基板として、成形型14と熱膨張係数が略同一の基板を用いることが好ましい。ここで熱膨張係数が略同一とは、これ以降に行われる加熱、冷却の熱サイクルにおいてガラス基板52の膨張収縮により成形型14が破損しない程度に、熱膨張係数の差異が微差であることをいい、熱膨張係数の差が温度範囲20〜200℃において±0.8×10−6−1以内であることをいう。特に本発明においては、後述する印刷装置において、印刷用版の上方から透過光を照射することによって該印刷用版と被印刷体の位置を調整する機能を付与しているため、光学特性の観点からガラス基板52の材料として、珪酸系ガラスが好ましく、特に耐熱強化ガラスであるパイレックス(コーニング社登録商標)、テンパックス(ショット社登録商標)のようなホウ珪酸ガラスやSWガラス基板(旭硝子社製)のようなアルミナ珪酸ガラスが好適である。
(S2b) Pressurization process (FIG. 1 (2b))
Next, from above the uncured liquid resin 13a, a glass substrate 52, which becomes a support substrate for the resin layer after curing, was bonded. As the support substrate for the printing plate in the present invention, a substrate having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the mold 14 is preferably used. Here, the coefficient of thermal expansion is substantially the same, the difference in the coefficient of thermal expansion being a slight difference to the extent that the molding die 14 is not damaged due to the expansion and contraction of the glass substrate 52 in the subsequent heating and cooling thermal cycles. And the difference in thermal expansion coefficient is within ± 0.8 × 10 −6 K −1 in the temperature range of 20 to 200 ° C. In particular, in the present invention, in the printing apparatus to be described later, the function of adjusting the positions of the printing plate and the printing medium is given by irradiating transmitted light from above the printing plate, so that the viewpoint of optical characteristics As a material of the glass substrate 52, silicate glass is preferable, and borosilicate glass such as Pyrex (registered trademark of Corning) and Tempax (registered trademark of Schott), which are heat-resistant tempered glass, and SW glass substrate (manufactured by Asahi Glass Company) Alumina silicate glass such as

なお、該ガラス基板52は、PDMS樹脂等の液体状樹脂13aが硬化した後の樹脂との密着性を向上させる目的で予め表面改質処理を行うことができる。具体的には、該ガラス基板52の液体状樹脂13aの層と接する表面(密着面)に酸素プラズマを照射するか、あるいはUV光を照射して表面改質処理を行うことができる。   The glass substrate 52 can be subjected to surface modification treatment in advance for the purpose of improving the adhesion with the resin after the liquid resin 13a such as PDMS resin is cured. Specifically, the surface modification treatment can be performed by irradiating the surface (contact surface) of the glass substrate 52 in contact with the layer of the liquid resin 13a with oxygen plasma or irradiating UV light.

本工程では、液体状樹脂13aにガラス基板52を貼り合わせた後に、荷重および温度制御可能な加圧加熱装置(図示せず)を用いて成形型14と支持基板としてのガラス基板52とを液体状樹脂13aを介して加圧する。   In this step, after the glass substrate 52 is bonded to the liquid resin 13a, the molding die 14 and the glass substrate 52 as a support substrate are liquidized using a pressure heating device (not shown) capable of controlling the load and temperature. Pressure is applied through the resin 13a.

(S2c)硬化工程(図1(2c))
引き続き、前記加圧加熱装置を用いて、成形型14と支持基板としてのガラス基板52とを液体状樹脂13aを介して加圧した状態で、所定の加熱条件で加熱することにより、前記液体状樹脂13aを完全硬化させて硬化樹脂層13とする。
(S2c) Curing step (FIG. 1 (2c))
Subsequently, the liquid state is obtained by heating the molding die 14 and the glass substrate 52 as the support substrate through the liquid resin 13a using the pressure heating apparatus under predetermined heating conditions. The resin 13a is completely cured to form a cured resin layer 13.

(S2d)離型工程(図1(2d))
成形型14、ガラス基板52、および硬化樹脂層13を徐冷した後、完全硬化状態の硬化樹脂層13を成形型14から離型させることにより、表面に凹凸パターンを有する硬化樹脂層13とガラス基板52とからなる印刷用版50を得る。
(S2d) Mold release step (FIG. 1 (2d))
After gradually cooling the mold 14, the glass substrate 52, and the cured resin layer 13, the cured resin layer 13 having a concavo-convex pattern on the surface and the glass are released by releasing the completely cured cured resin layer 13 from the mold 14. A printing plate 50 comprising the substrate 52 is obtained.

以上の製造工程により、凹部深さが一定の成形型14を用いるので、凸部高さが一定の凹凸パターンを有する印刷用版50を製造することが可能となる。   By using the above-described manufacturing process, the mold 14 having a constant recess depth is used, and therefore it is possible to manufacture the printing plate 50 having an uneven pattern with a constant protrusion height.

(機能性膜の形成方法)
次に、本発明に係る機能性膜の形成方法について説明する。
図2は、本発明に係る機能性膜の形成方法に関する工程図である。
本発明に係る機能性膜の形成方法は、図2に示すように、前述した印刷用版50の凹凸パターン形成面に所定の機能性溶液(例えば、有機分子含有溶液)を塗布し、該凹凸パターン面を被印刷面(印刷基材53の主面)に接触させて、該被印刷面上に有機分子膜を転写することにより、撥液部(撥液性領域301)で区分される所定パターンの親液部(親液性領域302)を形成する第1の工程(図2(a))と、前記被印刷面上に形成された前記親液部にインクジェット法(液体塗布手段400)を用いて選択的に機能液(機能液401)を供給する第2の工程(図2(b))と、前記親液部に供給された機能液にエネルギーを付与して所定パターンの機能性膜(機能性膜500)を形成する第3の工程(図2(c))と、を有することを特徴とする。
以下、各工程について後述する圧電体素子における圧電体を形成する場合を例にとり説明する。
(Method for forming functional film)
Next, a method for forming a functional film according to the present invention will be described.
FIG. 2 is a process diagram relating to the method for forming a functional film according to the present invention.
As shown in FIG. 2, the functional film forming method according to the present invention is performed by applying a predetermined functional solution (for example, an organic molecule-containing solution) to the uneven pattern forming surface of the printing plate 50 described above. The pattern surface is brought into contact with the surface to be printed (the main surface of the printing base material 53), and the organic molecular film is transferred onto the surface to be printed, thereby being defined by the liquid repellent portion (liquid repellent region 301). A first step (FIG. 2A) for forming a lyophilic part (lyophilic region 302) of a pattern, and an ink jet method (liquid applying means 400) on the lyophilic part formed on the printing surface A second step (FIG. 2 (b)) for selectively supplying a functional liquid (functional liquid 401) by using energy and applying energy to the functional liquid supplied to the lyophilic part to provide a predetermined pattern of functionality. And a third step (FIG. 2C) for forming a film (functional film 500). And butterflies.
Hereinafter, each process will be described by taking as an example the case of forming a piezoelectric body in a piezoelectric element described later.

(第1の工程)
図3に示す印刷装置を用いて、印刷基材53の表面に機能性溶液として撥液性化合物を塗布し、所定パターンの撥液性領域301及び親液性領域302を形成する(図2(a))。
(First step)
3 is applied to the surface of the printing substrate 53 as a functional solution to form a liquid repellent region 301 and a lyophilic region 302 having a predetermined pattern (FIG. 2 ( a)).

ここで、図3は、本発明に係る本発明に係る機能性膜の形成方法に用いられる印刷装置の構成を示す概略図である。
図3に示すように、印刷装置20は、前述のように得られた印刷用版50を硬化樹脂層13の凹凸パターン形成面が下方を向くように保持する保持手段22と、印刷用版50を保持した保持手段22をインキング部23、転写部24それぞれの直上に搬送する搬送機構21と、印刷用版50に機能性溶液を付着させるインキング部23と、印刷用版50から印刷基材53に機能性溶液を転写させる転写部24と、インキング部23、転写部24それぞれを制御する制御装置25と、を備えている。
Here, FIG. 3 is a schematic view showing a configuration of a printing apparatus used in the method for forming a functional film according to the present invention.
As shown in FIG. 3, the printing apparatus 20 includes a holding unit 22 that holds the printing plate 50 obtained as described above so that the uneven pattern forming surface of the cured resin layer 13 faces downward, and the printing plate 50. A holding mechanism 22 that holds the holding unit 22 directly above the inking unit 23 and the transfer unit 24, an inking unit 23 that attaches a functional solution to the printing plate 50, and a printing base 50 A transfer unit 24 that transfers the functional solution to the material 53, an inking unit 23, and a control device 25 that controls each of the transfer units 24 are provided.

インキング部23は、該インキング部23直上に配置された印刷用版50の凹凸パターン形成面(図中、下方に向いている面)に前記機能性溶液を塗布する溶液塗布手段23aと、液体塗布手段10に機能性溶液を供給する溶液供給手段23bと、を備える。ここで、溶液塗布手段23aとしては、塗布する前記機能性溶液の物性、塗布面積に応じて適宜選択することができ、具体的には、バーコート、スキージコート、スリットコート、ロールコート、ブレードコート、ディップコート等の塗布手段を用いることができる。   The inking unit 23 includes a solution applying unit 23a for applying the functional solution to the concave / convex pattern forming surface (the surface facing downward in the drawing) of the printing plate 50 disposed immediately above the inking unit 23; Solution supply means 23 b for supplying a functional solution to the liquid application means 10. Here, the solution applying means 23a can be appropriately selected according to the physical properties and application area of the functional solution to be applied. Specifically, the bar coat, squeegee coat, slit coat, roll coat, blade coat Application means such as dip coating can be used.

転写部24は、該転写部24直上に配置された印刷用版50の凹凸パターン形成面(図中、下方を向いている面)に対向する位置に、印刷基材53を保持するステージ(図示せず)と、該ステージの下部に設けられる印刷基材53を印刷用版50側に移動させて、該印刷用版50に接触させるための駆動部24aと、を備える。   The transfer unit 24 holds a printing substrate 53 at a position facing the concave / convex pattern forming surface (the surface facing downward in the drawing) of the printing plate 50 disposed immediately above the transfer unit 24 (see FIG. And a drive unit 24a for moving the printing substrate 53 provided at the lower portion of the stage to the printing plate 50 side and bringing it into contact with the printing plate 50.

印刷装置20を用いた印刷工程(第1の工程)は、制御装置25の制御によりつぎの手順で行われる。
(S11) まず印刷用版50を保持手段22にセットし、搬送機構21により保持手段22とともに印刷用版50をインキング部23に移動する。
(S12) 溶液塗布手段23aが前記機能性溶液を印刷用版51の凹凸パターン形成面に付着させる。
(S13) 次に、搬送機構21により保持手段22とともに印刷用版50を転写部24に移動する。
(S14) 駆動部24aにより印刷基材53を保持するステージを上昇させ、印刷用版50の凹凸パターン形成面における機能性溶液を保持した凸部と印刷基材53の対象面とを接触させることにより、機能性溶液を所定のパターンで印刷基材53に転写する(印刷工程終了)。
The printing process (first process) using the printing apparatus 20 is performed according to the following procedure under the control of the control apparatus 25.
(S 11) First, the printing plate 50 is set on the holding unit 22, and the printing plate 50 is moved to the inking unit 23 together with the holding unit 22 by the transport mechanism 21.
(S12) The solution applying means 23a adheres the functional solution to the uneven pattern forming surface of the printing plate 51.
(S <b> 13) Next, the printing plate 50 is moved to the transfer unit 24 together with the holding unit 22 by the transport mechanism 21.
(S14) The stage holding the printing substrate 53 is raised by the drive unit 24a, and the convex portion holding the functional solution on the concavo-convex pattern forming surface of the printing plate 50 is brought into contact with the target surface of the printing substrate 53. Thus, the functional solution is transferred to the printing substrate 53 in a predetermined pattern (end of the printing process).

ここで用いられる機能性溶液は、印刷基材53に撥液性または親液性を付与するための有機分子含有溶液である。このうち、印刷基材53に撥液性を付与する材料としては、C2n+1SHで示されるアルキルチオール化合物やC2n+1(CHSHで示されるフルオロアルキルチオール化合物等の撥液材料を用いることができ、所望の撥液性、あるいは印刷基材53の材料に対する反応性にしたがって材料種、あるいは濃度を適宜選択することができる。これらの化合物はアルコール、アセトン、トルエン、キシレン等の有機溶媒に溶解することにより、機能性溶液とされる。 The functional solution used here is an organic molecule-containing solution for imparting liquid repellency or lyophilicity to the printing substrate 53. Among them, a material for imparting liquid repellency to the print substrate 53, C n H 2n + 1 alkyl thiol compound represented by SH or C n F 2n + 1 (CH 2) fluoroalkyl thiols represented by 2 SH A liquid repellent material such as a compound can be used, and the material type or concentration can be appropriately selected according to the desired liquid repellent property or the reactivity of the printing substrate 53 with the material. These compounds are made into a functional solution by dissolving in an organic solvent such as alcohol, acetone, toluene and xylene.

(第2の工程)
つぎに、ゾルゲル法により電気−機械変換膜(圧電体)の前駆体を含有する金属有機化合物溶液である機能液401を、液体塗布手段400を用いて、印刷基材53の親液性領域302に塗布する(図2(b))。
(Second step)
Next, a functional liquid 401 that is a metal organic compound solution containing a precursor of an electro-mechanical conversion film (piezoelectric body) by a sol-gel method is applied to the lyophilic region 302 of the printing substrate 53 using the liquid applying unit 400. (FIG. 2B).

ここで、ゾルゲル法とは、金属アルコキシド等の金属有機化合物を溶液系で加水分解、重縮合させて金属−酸素−金属結合を成長させ、最終的に焼結することにより完成させる無機酸化物の作製方法である。ゾルゲル法の特徴は低基板温度で均一大面積な膜が得られることである。さらに溶液から製膜するため基板との密着性に優れる。具体的には、対象の基板上に金属有機化合物を含む溶液を塗布し、無機酸化物からなる厚膜を積層したあと、次工程(第3の工程)で焼結を行うものである。   Here, the sol-gel method is an inorganic oxide that is completed by hydrolyzing and polycondensing a metal organic compound such as a metal alkoxide in a solution system to grow a metal-oxygen-metal bond and finally sintering. This is a manufacturing method. The feature of the sol-gel method is that a film having a uniform large area can be obtained at a low substrate temperature. Furthermore, since it forms into a film from a solution, it is excellent in adhesiveness with a board | substrate. Specifically, a solution containing a metal organic compound is applied onto a target substrate, a thick film made of an inorganic oxide is laminated, and then sintered in the next step (third step).

用いられる金属有機化合物としては、無機酸化物を構成する金属のメトキシド、エトキシド、プロポキシド、ブトキシド等のアルコキシドやアセテート化合物等が挙げられる。硝酸塩、しゅう酸塩、過塩素酸塩等の無機塩でもよい。   Examples of the metal organic compound used include alkoxides such as methoxides, ethoxides, propoxides, and butoxides that constitute inorganic oxides, and acetate compounds. It may be an inorganic salt such as nitrate, oxalate, or perchlorate.

またこれら化合物から無機酸化物を作製するには、加水分解及び重縮合反応を進める必要があるため、塗布溶液中には水の添加が必要となる。その添加量は系により異なるが、多すぎると反応が速く進むため得られる膜質が不均一となり易く、また反応速度の制御が難しい。水の添加量が少なすぎても反応のコントロールが難しく、適量がある。一般的には加水分解される結合数に対して0.5等量モルから5倍等量モルが好ましい。   Moreover, since it is necessary to advance hydrolysis and a polycondensation reaction in order to produce an inorganic oxide from these compounds, it is necessary to add water to the coating solution. The amount of addition varies depending on the system, but if it is too large, the reaction proceeds fast, so that the obtained film quality tends to be non-uniform and the reaction rate is difficult to control. Even if the amount of water added is too small, it is difficult to control the reaction and there is an appropriate amount. In general, the molar amount is preferably from 0.5 equivalent mole to 5 times equivalent mole relative to the number of bonds to be hydrolyzed.

さらに、加水分解触媒を添加すると、反応速度及び反応形態の制御が可能である。触媒としては一般の酸および塩基が用いられる。
添加用溶媒としては、上記材料が沈澱しないもの、すなわち相溶性に優れたものが望ましい。
Furthermore, when a hydrolysis catalyst is added, the reaction rate and the reaction form can be controlled. As the catalyst, general acids and bases are used.
As the solvent for addition, a solvent in which the above materials are not precipitated, that is, a solvent having excellent compatibility is desirable.

溶液濃度は塗布方法にもよるが、スピンコート法の場合、溶液粘度が数cP〜十数cPとなるように調整するとよい。アセチルアセトン、ジエタノールアミンなどのアルカノールアミンやキレート剤等を添加してもよい。   The solution concentration depends on the coating method, but in the case of the spin coating method, the solution viscosity may be adjusted to be several cP to several tens of cP. Alkanolamines such as acetylacetone and diethanolamine, chelating agents, and the like may be added.

また、液体塗布手段400として、具体的には、微細な領域に塗布可能な液体塗布手段であるインクジェット方式が好ましい。   Further, as the liquid application unit 400, specifically, an ink jet system that is a liquid application unit that can be applied to a fine region is preferable.

本工程において、親液性領域302に塗布された機能液401は、印刷基材53上の表面エネルギー差により親液性領域302に対して濡れ拡がり、撥液性領域301に対しては濡れ拡がりが抑制されるため、高解像度のパターニングが可能である。   In this step, the functional liquid 401 applied to the lyophilic region 302 wets and spreads over the lyophilic region 302 due to the surface energy difference on the printing substrate 53 and wets and spreads over the lyophobic region 301. Therefore, high-resolution patterning is possible.

(第3の工程)
印刷基材53に塗布された機能液401を乾燥、焼結処理することにより、膜状の圧電体である機能性膜500を形成する(図2(c))。
(Third step)
The functional liquid 401 applied to the printing substrate 53 is dried and sintered to form a functional film 500 that is a film-like piezoelectric body (FIG. 2C).

以上のように、本発明の機能性膜の形成方法によれば、印刷基材53上に、印刷用版50の凹凸パターン(詳しくは、凸部のパターン)に対応した微細パターンの機能性膜を印刷基材53全面に精度よく形成することが可能である。   As described above, according to the method for forming a functional film of the present invention, the functional film having a fine pattern corresponding to the concave / convex pattern (specifically, the convex pattern) of the printing plate 50 on the printing substrate 53. Can be formed on the entire surface of the printing substrate 53 with high accuracy.

(インクジェットヘッド)
つぎに、本発明に係るインクジェットヘッドの構成について説明する。
図4に、本発明に係るインクジェットヘッドの一部を断面にて示した分解斜視図を示す。また図5に、本発明に係るインクジェットヘッドの幅方向の断面概略構成を示す。なお、図5では単一の個別液室506を示しているが、インクジェットヘッドは図4に示すとおり液室基板503の隔壁部503aで区画されることにより、図5中では左右方向に個別液室506が配列する構造をとる。
(Inkjet head)
Next, the configuration of the ink jet head according to the present invention will be described.
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a part of the ink jet head according to the present invention in cross section. FIG. 5 shows a schematic sectional configuration in the width direction of the inkjet head according to the present invention. Although FIG. 5 shows a single individual liquid chamber 506, the inkjet head is partitioned by a partition wall portion 503a of the liquid chamber substrate 503 as shown in FIG. The chamber 506 is arranged.

インクジェットヘッド1は、インクを吐出する液滴吐出孔であるノズル孔505を有するノズル板504と、複数の個別液室506、振動板540(不図示)、圧電素子501が形成され、圧電体500bの駆動のための駆動回路が搭載されたフレキシブルプリント基板(FPC)573を有する液室基板503と、圧電素子保護空間574を配した保持基板572との3枚の基板を重ねた積層構造となっている。   The inkjet head 1 includes a nozzle plate 504 having a nozzle hole 505 that is a droplet discharge hole for discharging ink, a plurality of individual liquid chambers 506, a vibration plate 540 (not shown), and a piezoelectric element 501, and a piezoelectric body 500b. A laminated structure in which three substrates of a liquid chamber substrate 503 having a flexible printed circuit board (FPC) 573 on which a driving circuit for driving the substrate is mounted and a holding substrate 572 provided with a piezoelectric element protection space 574 are stacked. ing.

液室基板503は、Si基板上に積層膜により振動板540が形成されている。本実施形態における振動板540はSOI基板を用いてSi基板の片側面にシリコン酸化膜、シリコン活性膜、シリコン酸化膜を堆積させたものである。また、その上に複数の圧電素子501を設けており、更に該複数の圧電素子501それぞれに対応する個別液室506、該個別液室506に液体を供給する為の流体抵抗部(供給路)532、共通液室533を形成している。   In the liquid chamber substrate 503, a diaphragm 540 is formed of a laminated film on a Si substrate. The diaphragm 540 in this embodiment is obtained by depositing a silicon oxide film, a silicon active film, and a silicon oxide film on one side of a Si substrate using an SOI substrate. In addition, a plurality of piezoelectric elements 501 are provided thereon, and further, individual liquid chambers 506 corresponding to the plurality of piezoelectric elements 501 and fluid resistance units (supply paths) for supplying liquid to the individual liquid chambers 506, respectively. 532 and a common liquid chamber 533 are formed.

ノズル板504は、例えばニッケル高速電鋳法を用いて厚さ20μmに形成したニッケル基板であり、液室基板503の面部に個別液室506それぞれに対応して連通するように設けられたノズル孔505を有する。   The nozzle plate 504 is a nickel substrate formed to a thickness of 20 μm using, for example, a nickel high-speed electroforming method, and nozzle holes provided so as to communicate with the surface portions of the liquid chamber substrate 503 corresponding to the individual liquid chambers 506, respectively. 505.

保持基板572は、圧電素子501の保護及び変位を妨げないための圧電素子保護空間574と液滴であるインクが外部から共通液室533へ供給するためのインク供給部533aを形成した基板である。   The holding substrate 572 is a substrate on which a piezoelectric element protection space 574 for preventing the protection and displacement of the piezoelectric element 501 and an ink supply unit 533a for supplying ink as droplets to the common liquid chamber 533 from the outside are formed. .

なお、個別液室506は、振動板540と、液室基板503の壁面(隔壁部503a)と、ノズル孔505が設けられるノズル板504と、で囲まれた空間である。   The individual liquid chamber 506 is a space surrounded by the vibration plate 540, the wall surface (partition wall portion 503a) of the liquid chamber substrate 503, and the nozzle plate 504 provided with the nozzle holes 505.

また、振動板540の個別液室506とは反対面側に、下部電極500a,圧電体500b,上部電極500cが積層されてなる圧電素子501が形成されている。また、個別液室506の振動板540に対向する板面がノズル板504となっている。   A piezoelectric element 501 is formed on the vibration plate 540 on the side opposite to the individual liquid chamber 506 by laminating the lower electrode 500a, the piezoelectric body 500b, and the upper electrode 500c. Further, a plate surface facing the vibration plate 540 of the individual liquid chamber 506 is a nozzle plate 504.

このように構成されたインクジェットヘッド1において、各個別液室506内に液体、例えば記録液(インク)が満たされた状態で、図示しない制御部から画像データに基づいて、発振回路により、記録液の吐出を行いたいノズル孔505に対応する上部電極500cに対して、20Vのパルス電圧を印加する。この電圧パルスを印加することにより、圧電体500bは、電歪効果により圧電体500bそのものが振動板540と平行方向に縮むことにより、振動板540が個別液室506側に凸となるように撓むことになる。これにより、個別液室506内の圧力が急激に上昇して、個別液室506に連通するノズル孔505から記録液が吐出されるようになる。次に、パルス電圧印加後は、縮んだ圧電体500bが元に戻ることから撓んだ振動板540は、元の位置に戻るため、個別液室506内が共通液室533内に比べて負圧となり、共通液室533から流体抵抗部532を通って記録液が個別液室506に供給される。
以上の動作制御を繰り返すことにより、インクジェットヘッド1は液滴を連続的に吐出でき、インクジェットヘッド1に対向して配置された被記録媒体(用紙)に画像を形成することが可能となる。
In the ink jet head 1 configured as described above, in a state where each individual liquid chamber 506 is filled with a liquid, for example, a recording liquid (ink), a recording liquid is generated by an oscillation circuit based on image data from a control unit (not shown). A pulse voltage of 20V is applied to the upper electrode 500c corresponding to the nozzle hole 505 to which the discharge is desired. By applying this voltage pulse, the piezoelectric body 500b is flexed so that the diaphragm 540 becomes convex toward the individual liquid chamber 506 side by contracting in parallel with the diaphragm 540 due to the electrostrictive effect. It will be. As a result, the pressure in the individual liquid chamber 506 increases rapidly, and the recording liquid is ejected from the nozzle hole 505 communicating with the individual liquid chamber 506. Next, since the contracted piezoelectric body 500b returns to the original position after the pulse voltage is applied, the deflected diaphragm 540 returns to the original position, so that the individual liquid chamber 506 is more negative than the common liquid chamber 533. The recording liquid is supplied from the common liquid chamber 533 through the fluid resistance portion 532 to the individual liquid chamber 506.
By repeating the above operation control, the inkjet head 1 can continuously discharge droplets, and an image can be formed on a recording medium (paper) disposed facing the inkjet head 1.

図5に示すように、インクジェットヘッド1は、Si基板上に形成された振動板540と、該振動板540上に、下部電極500a,圧電体500b,上部電極500cがこの順番で積層されてなる圧電素子501と、を備え、圧電素子501及び振動板540からなる圧電アクチュエータを用いてノズル板504の基板面部に設けた液滴吐出孔であるノズル孔505から液滴を吐出させるサイドシュータータイプのものである。   As shown in FIG. 5, the inkjet head 1 includes a vibration plate 540 formed on a Si substrate, and a lower electrode 500a, a piezoelectric body 500b, and an upper electrode 500c stacked on the vibration plate 540 in this order. A side shooter type that discharges droplets from nozzle holes 505 that are droplet discharge holes provided on the substrate surface portion of the nozzle plate 504 using a piezoelectric actuator including the piezoelectric elements 501 and the vibration plate 540. Is.

ここで、ノズル板504は、SUS、Ni、Siなどの金属または無機材料、PI(ポリイミド)などの樹脂材料にノズル孔505を形成して構成され、図示していない接着剤または陽極接合等の他の接合手段によって液室基板503に接合されるものである。   Here, the nozzle plate 504 is configured by forming nozzle holes 505 in a metal or an inorganic material such as SUS, Ni, Si, or a resin material such as PI (polyimide), and is not shown in the figure. It is joined to the liquid chamber substrate 503 by other joining means.

液室基板503は、必要とされる機械的強度および化学的耐性を備えた加工しやすい材料であるSi基板で作られる。Si基板を用いる場合、フォトリソグラフィとエッチング法による加工に、いわゆる半導体プロセスを用いることができるため、液室配列の高集積化が可能となる。   The liquid chamber substrate 503 is made of a Si substrate, which is an easily processable material having the required mechanical strength and chemical resistance. In the case of using a Si substrate, a so-called semiconductor process can be used for processing by photolithography and etching, so that the liquid chamber arrangement can be highly integrated.

振動板540は、圧電素子501による変位の範囲内で弾性変形する材質とすることが必要である。材質としては、無機材料、有機材料の薄膜が用いられるが、電極との密着性を考慮すると無機材料を用いることが好ましい。無機材料としては、金属、合金、半導体、誘電体等の任意の材料を用いることができる。材料は加工方法から最適のものを選定することができ、液室基板503にSiを用いた場合は、SiO,Si,他結晶Siを用いることが好ましい。一般にはSiの熱酸化膜とするケースが多い。また、これらの積層膜とすることで、残留応力を相殺する構造をとることができる。また、SiO,Si等の誘電体材料は化学的に安定であり、吐出するインクに接触しても、インクによる腐食による振動板540の破壊を防止することができる。さらに、これらの薄膜の成膜技術は半導体プロセスで確立された技術であるため、安定した振動板540を得ることができる。 The diaphragm 540 needs to be made of a material that is elastically deformed within the range of displacement by the piezoelectric element 501. As a material, a thin film of an inorganic material or an organic material is used, but it is preferable to use an inorganic material in consideration of adhesion with an electrode. As the inorganic material, any material such as a metal, an alloy, a semiconductor, or a dielectric can be used. Material can be selected as the best from the machining process, in the case of using Si in the liquid chamber substrate 503, SiO 2, Si 3 N 4, it is preferable to use a polycrystalline Si. In general, a Si thermal oxide film is often used. Moreover, by using these laminated films, it is possible to adopt a structure that cancels out residual stress. In addition, dielectric materials such as SiO 2 and Si 3 N 4 are chemically stable and can prevent the vibration plate 540 from being broken due to corrosion caused by ink even when it comes into contact with the ejected ink. Furthermore, since these thin film deposition techniques are established in the semiconductor process, a stable diaphragm 540 can be obtained.

振動板540の厚さは、材料の剛性や形成方法から最適化することが好ましいが、前述の無機材料(SiO,Si)を用いた場合、1〜5μmの範囲とすることが好ましい。例えばまず、Si基板上に振動板540となる絶縁物を形成し、その後個別液室506などの液室となる空洞をエッチングにより形成後、必要な厚みに研磨される。エッチングの際は絶縁物層がストップ層となる。 The thickness of the diaphragm 540 is preferably optimized from the rigidity of the material and the formation method, but when the above-described inorganic material (SiO 2 , Si 3 N 4 ) is used, the thickness may be in the range of 1 to 5 μm. preferable. For example, first, an insulator to be a vibration plate 540 is formed on a Si substrate, and then a cavity to be a liquid chamber such as the individual liquid chamber 506 is formed by etching and then polished to a required thickness. In the etching, the insulating layer becomes a stop layer.

下部電極500aは、複数の圧電素子501における共通電極であり、共通電極配線(不図示)と接続している。   The lower electrode 500a is a common electrode in the plurality of piezoelectric elements 501, and is connected to a common electrode wiring (not shown).

また、下部電極500aは、例えば圧電体500bの配向性を制御するために(111)結晶配向した薄膜であり、下部電極500aを構成する材料としては、任意の導電性材料を用いることができる。導電材料としては、金属、合金、導電性化合物等を用いることができるが、圧電体500bの成膜方法により耐熱性の高い電極材料を用いることが好ましい。通常圧電体500bは成膜後に結晶化させるプロセスが必要であり、一般的な圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を用いた場合、結晶化プロセス温度は500℃〜800℃となることが一般的である。そのため、圧電素子に用いられる材料は高融点であると同時に高温で隣接する振動板540や圧電材料と化合物を形成しない安定性の高い材料であることが必要である。これらの材料としてはPt,Ir,Pd,Au等の反応性が低く高融点である金属やその合金を用いることが好ましい。このうち、一般的に圧電体500bを構成する代表的材料であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)と格子定数が近く酸化しにくい貴金属であるPtが最も多く使用されている。また、高温安定性の高い化合物導電材料を用いても良い。これらの化合物導電材料としては、任意の複合酸化物を用いることができる。例えば、IrO、RuO、SrO、SrRuO、CaRuO、BaRuO、(SrCa1−x)RuO等の白金族金属含有導電性酸化物やLaNiOなどが挙げられる。 The lower electrode 500a is, for example, a (111) crystal-oriented thin film for controlling the orientation of the piezoelectric body 500b, and any conductive material can be used as the material constituting the lower electrode 500a. As the conductive material, a metal, an alloy, a conductive compound, or the like can be used. However, it is preferable to use an electrode material having high heat resistance by a film formation method of the piezoelectric body 500b. Usually, the piezoelectric body 500b needs to be crystallized after film formation. When a general piezoelectric material, lead zirconate titanate (PZT), is used, the crystallization process temperature is 500 ° C. to 800 ° C. Is common. Therefore, the material used for the piezoelectric element needs to be a highly stable material that has a high melting point and does not form a compound with the adjacent diaphragm 540 or the piezoelectric material at a high temperature. As these materials, it is preferable to use a metal having low reactivity and high melting point such as Pt, Ir, Pd, Au, or an alloy thereof. Of these, lead zirconate titanate (PZT), which is a typical material constituting the piezoelectric body 500b, and Pt, which is a noble metal that has a lattice constant close to that of oxidation, are most frequently used. Further, a compound conductive material having high temperature stability may be used. Any compound oxide can be used as these compound conductive materials. For example, IrO 2, RuO 2, SrO , SrRuO 3, CaRuO 3, BaRuO 3, and the like (Sr x Ca 1-x) a platinum group such as RuO 3 metal-containing conductive oxide or LaNiO 3.

下部電極500aの膜厚は電極に必要とされる電気抵抗により任意に設定することができるが、100nmから1μmの範囲が好ましい。   The film thickness of the lower electrode 500a can be arbitrarily set depending on the electric resistance required for the electrode, but is preferably in the range of 100 nm to 1 μm.

圧電体500bを構成する材料としては、ペロブスカイト型結晶構造を有し化学式ABOで示すことのできる複合酸化物を用いることができる。ここで、Aサイトの元素としてはPb、Ba、Nb、La、Li、Sr、Bi、NaおよびKなどである。また、Bサイトの元素としてはCd、Fe、Ti、Ta、Mg、Mo、Ni、Nb、Zr、Zn、WおよびYbなどである。この中でも、Aには鉛(Pb)、Bにジルコニウム(Zr)とチタン(Ti)の混合を適用したチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)が多く用いられている。この材料は、温度特性,圧電特性に優れているため、高信頼性、高安定性の圧電素子501を得ることができる。PZTの他には、鉛を使用しないという環境的な利点があり変位量が大きく原料が安価であり使用実績が多いものとしては、チタン酸バリウム(BaTiO)を用いることができる。 As a material constituting the piezoelectric body 500b, a composite oxide having a perovskite crystal structure and represented by the chemical formula ABO 3 can be used. Here, the elements at the A site are Pb, Ba, Nb, La, Li, Sr, Bi, Na, K, and the like. In addition, elements of the B site include Cd, Fe, Ti, Ta, Mg, Mo, Ni, Nb, Zr, Zn, W, and Yb. Among these, lead (Pb) is often used for A, and lead zirconate titanate (PZT) in which a mixture of zirconium (Zr) and titanium (Ti) is applied to B is often used. Since this material is excellent in temperature characteristics and piezoelectric characteristics, a highly reliable and highly stable piezoelectric element 501 can be obtained. In addition to PZT, barium titanate (BaTiO 3 ) can be used as an environmental advantage in that lead is not used, the amount of displacement is large, the raw material is inexpensive, and there are many records of use.

圧電体500bの膜厚は所望の特性により最適値を設定することができるが、0.1μmから5μmの範囲とすることが好ましい。   The film thickness of the piezoelectric body 500b can be set to an optimum value depending on desired characteristics, but is preferably in the range of 0.1 μm to 5 μm.

さらに圧電体500bは個別液室506ごとに個別に形成される必要があり、個別液室幅よりも圧電体幅を狭くする必要がある。それにより、剛性の高い圧電体500bの膜が形成されない部分が個別液室506上に形成され、振動変位する領域を確保することができる。そのため、後述する圧電体500bのパターニング(個別液室506ごとの分離)が重要である。   Furthermore, the piezoelectric body 500b needs to be formed individually for each individual liquid chamber 506, and the width of the piezoelectric body needs to be narrower than the width of the individual liquid chamber. Thereby, a portion where the film of the highly rigid piezoelectric body 500b is not formed is formed on the individual liquid chamber 506, and a region where the vibration is displaced can be secured. Therefore, patterning of the piezoelectric body 500b described later (separation for each individual liquid chamber 506) is important.

上部電極500cは、個別液室506ごとに形成される圧電体500bの上方に形成される。また上部電極500cは、複数の圧電素子501ごとに設けられる個別電極であり、個別電極配線(不図示)と接続している。該個別電極配線は複数の圧電素子501それぞれの上部電極500cと個別に導通しており、駆動信号入力部(不図示)から個別電極配線を通じてそれぞれの圧電素子501に駆動信号が入力される。   The upper electrode 500c is formed above the piezoelectric body 500b formed for each individual liquid chamber 506. The upper electrode 500c is an individual electrode provided for each of the plurality of piezoelectric elements 501, and is connected to individual electrode wiring (not shown). The individual electrode wiring is individually connected to the upper electrode 500c of each of the plurality of piezoelectric elements 501, and a driving signal is input to each piezoelectric element 501 from a driving signal input unit (not shown) through the individual electrode wiring.

上部電極500cを構成する材料としては、下部電極500aの場合と同じ材料群のいずれかを用いることができる。すなわち、上部電極500cの材料は任意の導電性材料を用いることが可能である。導電材料としては、金属、合金、導電性化合物等が挙げられるが、金属または合金を用いることが好ましい。その際、圧電体500bとの密着性を考慮した材料を選定する必要がある。また、圧電材料に含まれるPb等の材料と反応・相互拡散し合金を形成する材料は好ましくない。さらに、圧電材料に含まれる酸素等と反応する材料も好ましくない。従って、反応性の低い安定した材料を用いるのが好ましい。これらの材料としては、Au,Pt,Ir,Pdまたはこれらの合金,固溶体を例として挙げられる。   As a material constituting the upper electrode 500c, any of the same material group as that of the lower electrode 500a can be used. That is, any conductive material can be used as the material of the upper electrode 500c. Examples of the conductive material include metals, alloys, conductive compounds, and the like, but it is preferable to use metals or alloys. At that time, it is necessary to select a material in consideration of adhesion to the piezoelectric body 500b. In addition, a material that reacts and interdiffuses with a material such as Pb contained in the piezoelectric material to form an alloy is not preferable. Furthermore, a material that reacts with oxygen or the like contained in the piezoelectric material is also not preferable. Therefore, it is preferable to use a stable material with low reactivity. Examples of these materials include Au, Pt, Ir, Pd, alloys thereof, and solid solutions.

また、上部電極500cの幅は圧電体500bの幅より狭くすることが好ましい。圧電体500b端部まで上部電極500cを形成した場合、圧電体500b端部の電界集中により、下部電極500a−上部電極500c間の放電現象に繋がる可能性があり、圧電素子2の信頼性を著しく損なう可能性がある。   The width of the upper electrode 500c is preferably narrower than the width of the piezoelectric body 500b. When the upper electrode 500c is formed up to the end of the piezoelectric body 500b, electric field concentration at the end of the piezoelectric body 500b may lead to a discharge phenomenon between the lower electrode 500a and the upper electrode 500c, and the reliability of the piezoelectric element 2 is remarkably increased. There is a possibility of damage.

ここで、本発明のインクジェットヘッド1は、下部電極500a、圧電体500b、上部電極500cの少なくともいずれかが、前述した本発明の機能性膜の形成方法により形成されてなることを特徴とするものである。   Here, the inkjet head 1 of the present invention is characterized in that at least one of the lower electrode 500a, the piezoelectric body 500b, and the upper electrode 500c is formed by the functional film forming method of the present invention described above. It is.

図6を参照しながら、下部電極500a、圧電体500b、上部電極500cすべてを本発明の機能性膜の形成方法で形成する場合を説明する。
(S21) まず、印刷装置20のインキング部23において、溶液塗布手段23aにより機能性溶液である有機分子含有溶液608を下部電極500aを形成するために作製した印刷用版50の凹凸パターン形成面に塗布する。
(S22) ついで、印刷装置20の転写部24において有機分子含有溶液608が塗布された印刷用版50の凹凸パターン形成面と、印刷基材である振動板540(液室基板503等は省略)とを接触させて接触状態を保持する(図6(A1))。これにより、印刷用版50の凹凸パターンの凸部において、有機分子300と振動板540とを化学結合させて所望の撥液性領域301a、親液性領域302aからなるパターンを形成する(図6(A2))。
(S23) 次に、液滴吐出ヘッドなどの液体塗布手段400aを用いて、電極材料含有溶液401aを親液性領域302aに選択的に塗布する(図6(A3))。親液性領域302aに塗布された電極材料含有溶液401aは、振動板540上の表面エネルギー差により親液性領域302aに対して濡れ拡がり、撥液性領域301aに対しては濡れ拡がりが抑制されるため、高解像度のパターニングを行うことができる。ここで、電極材料含有溶液401aとしては、白金微粒子をエタノール溶媒中に分散させた溶液を用いているが、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム等の白金系金属微粒子を、アルコール等の有機溶媒中に分散させた金属微粒子分散液や、ゾルゲル法により金属アルコキシド等の金属有機化合物を溶媒中に溶解、分散した所謂ゾルゲル液を用いてもよい。
(S24) 次に、エネルギー付与手段700を用いて、振動板540上の電極材料含有溶液401aにエネルギーを加えて下部電極500aを形成する(図6(A4))。ここで、エネルギー付与手段700としては、ホットプレート、オーブンを用いているが、ハロゲンランプ、キセノンランプ、赤外線ランプ等の加熱手段や、YAGレーザ、COレーザ、Arレーザ等のレーザ照射手段を用いてもよい。
以上、ステップS21〜S24の工程を下部電極500aの膜が所望の膜厚となるまで複数回実施する。
The case where all of the lower electrode 500a, the piezoelectric body 500b, and the upper electrode 500c are formed by the functional film forming method of the present invention will be described with reference to FIG.
(S21) First, in the inking part 23 of the printing apparatus 20, the uneven | corrugated pattern formation surface of the printing plate 50 produced in order to form the organic molecule containing solution 608 which is a functional solution by the solution application means 23a in order to form the lower electrode 500a. Apply to.
(S22) Next, the concavo-convex pattern forming surface of the printing plate 50 on which the organic molecule-containing solution 608 is applied in the transfer unit 24 of the printing apparatus 20, and the vibration plate 540 which is a printing substrate (the liquid chamber substrate 503 and the like are omitted) Are kept in contact with each other (FIG. 6A1). Thereby, the organic molecule 300 and the vibration plate 540 are chemically bonded to the convex portions of the concave / convex pattern of the printing plate 50 to form a pattern including a desired liquid-repellent region 301a and lyophilic region 302a (FIG. 6). (A2)).
(S23) Next, the electrode material-containing solution 401a is selectively applied to the lyophilic region 302a by using a liquid application unit 400a such as a droplet discharge head (FIG. 6 (A3)). The electrode material-containing solution 401a applied to the lyophilic region 302a spreads wet with respect to the lyophilic region 302a due to the surface energy difference on the vibration plate 540, and the wet spread of the liquid repellent region 301a is suppressed. Therefore, high resolution patterning can be performed. Here, as the electrode material-containing solution 401a, a solution in which platinum fine particles are dispersed in an ethanol solvent is used. However, platinum-based metal fine particles such as palladium, rhodium, ruthenium, and iridium are placed in an organic solvent such as alcohol. A dispersed fine metal particle dispersion or a so-called sol-gel solution in which a metal organic compound such as a metal alkoxide is dissolved and dispersed in a solvent by a sol-gel method may be used.
(S24) Next, energy is applied to the electrode material-containing solution 401a on the diaphragm 540 using the energy applying means 700 to form the lower electrode 500a (FIG. 6 (A4)). Here, as the energy applying means 700, a hot plate or an oven is used, but a heating means such as a halogen lamp, a xenon lamp or an infrared lamp, or a laser irradiation means such as a YAG laser, a CO 2 laser or an Ar laser is used. May be.
As described above, the steps S21 to S24 are performed a plurality of times until the film of the lower electrode 500a has a desired film thickness.

(S31) 次に、印刷装置20のインキング部23において、溶液塗布手段23aにより機能性溶液である有機分子含有溶液608を圧電体500bを形成するために作製した印刷用版50の凹凸パターン形成面に塗布する。
(S32) ついで、印刷装置20の転写部24において有機分子含有溶液608が塗布された印刷用版50の凹凸パターン形成面と、振動板540(液室基板503等は省略)の下部電極500a形成面とを接触させて接触状態を保持する(図6(B1))。これにより、印刷用版50の凹凸パターンの凸部において、有機分子300と振動板540及び下部電極500a上における外縁部とを化学結合させて所望の撥液性領域301b、親液性領域302bからなるパターンを形成する(図6(B2))。
(S33) 次に、液滴吐出ヘッドなどの液体塗布手段400bを用いて、圧電体前駆体溶液401bを親液性領域302b(下部電極500a)に選択的に塗布する(図6(B3))。ここで、圧電体前駆体溶液401bとしては、ゾルゲル法により成膜される圧電体材料、具体的には酢酸鉛、イソプロポキシドジルコニウム、イソプロポキシドチタンを出発材料にし、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させたチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系の材料を用いる。
(S34) 次に、エネルギー付与手段700を用いて、下部電極500a上の圧電体前駆体溶液401bにエネルギーを加えて圧電体500bを形成する(図6(B4))。
以上、ステップS31〜S34の工程を圧電体500bの薄膜が所望の膜厚となるまで複数回実施する。
(S31) Next, in the inking part 23 of the printing apparatus 20, the uneven | corrugated pattern formation of the printing plate 50 produced in order to form the organic body containing solution 608 which is a functional solution by the solution application means 23a in order to form the piezoelectric body 500b. Apply to the surface.
(S32) Next, the concave / convex pattern forming surface of the printing plate 50 coated with the organic molecule-containing solution 608 in the transfer unit 24 of the printing apparatus 20 and the lower electrode 500a of the vibration plate 540 (the liquid chamber substrate 503 and the like are omitted) are formed. The contact state is maintained by contacting the surface (FIG. 6 (B1)). Thereby, in the convex part of the concave / convex pattern of the printing plate 50, the organic molecules 300 are chemically bonded to the outer edge part on the vibration plate 540 and the lower electrode 500 a, so that the desired liquid repellent region 301 b and the lyophilic region 302 b are removed. A pattern is formed (FIG. 6B2).
(S33) Next, the piezoelectric precursor solution 401b is selectively applied to the lyophilic region 302b (lower electrode 500a) using the liquid applying means 400b such as a droplet discharge head (FIG. 6 (B3)). . Here, as the piezoelectric precursor solution 401b, a piezoelectric material formed by a sol-gel method, specifically, lead acetate, isopropoxide zirconium and isopropoxide titanium are used as starting materials, and methoxyethanol is used as a common solvent. A dissolved lead zirconate titanate (PZT) -based material is used.
(S34) Next, energy is applied to the piezoelectric precursor solution 401b on the lower electrode 500a using the energy applying means 700 to form the piezoelectric body 500b (FIG. 6 (B4)).
As described above, the steps S31 to S34 are performed a plurality of times until the thin film of the piezoelectric body 500b has a desired thickness.

(S41) 次に、印刷装置20のインキング部23において、溶液塗布手段23aにより機能性溶液である有機分子含有溶液608を上部電極500cを形成するために作製した印刷用版50の凹凸パターン形成面に塗布する。
(S42) ついで、印刷装置20の転写部24において有機分子含有溶液608が塗布された印刷用版50の凹凸パターン形成面と、振動板540(液室基板503等は省略)の下部電極500a及び圧電体500b形成面とを接触させて接触状態を保持する(図6(C1))。これにより、印刷用版50の凹凸パターンの凸部において、有機分子300と振動板540、下部電極500a上における外縁部及び圧電体500b上における外縁部とを化学結合させて所望の撥液性領域301c、親液性領域302cからなるパターンを形成する(図6(C2))。
(S43) 次に、液滴吐出ヘッドなどの液体塗布手段400cを用いて、電極材料含有溶液401cを親液性領域302c(圧電体500b)に選択的に塗布する(図6(C3))。ここでは、電極材料含有溶液401cと前述した電極材料含有溶液401aは同一の材料である。
(S44) 次に、エネルギー付与手段700を用いて、圧電体500b上の電極材料含有溶液401cにエネルギーを加えて上部電極500cを形成する(図6(C4))。
以上、ステップS41〜S44の工程を上部電極500cの膜が所望の膜厚となるまで複数回実施する。
(S41) Next, in the inking part 23 of the printing apparatus 20, the uneven | corrugated pattern formation of the printing plate 50 produced in order to form the organic molecule containing solution 608 which is a functional solution by the solution application means 23a in order to form the upper electrode 500c. Apply to the surface.
(S42) Next, the concave / convex pattern forming surface of the printing plate 50 to which the organic molecule-containing solution 608 is applied in the transfer unit 24 of the printing apparatus 20, the lower electrode 500a of the vibration plate 540 (the liquid chamber substrate 503 and the like are omitted), and The contact state is maintained by contacting the surface on which the piezoelectric body 500b is formed (FIG. 6 (C1)). As a result, the organic molecule 300, the diaphragm 540, the outer edge on the lower electrode 500a, and the outer edge on the piezoelectric body 500b are chemically bonded to the desired liquid-repellent region at the protrusions of the uneven pattern of the printing plate 50. A pattern including 301c and the lyophilic region 302c is formed (FIG. 6 (C2)).
(S43) Next, the electrode material-containing solution 401c is selectively applied to the lyophilic region 302c (piezoelectric body 500b) using the liquid applying means 400c such as a droplet discharge head (FIG. 6 (C3)). Here, the electrode material-containing solution 401c and the electrode material-containing solution 401a described above are the same material.
(S44) Next, energy is applied to the electrode material-containing solution 401c on the piezoelectric body 500b using the energy applying means 700 to form the upper electrode 500c (FIG. 6 (C4)).
As described above, the processes of steps S41 to S44 are performed a plurality of times until the film of the upper electrode 500c has a desired film thickness.

以上のように、本発明の機能性膜の形成方法を用いたステップS21〜S24,S31〜S34,S41〜S44の工程により、振動板540上に下部電極500aと、圧電体500bと、上部電極500cからなる圧電素子501を精度よく形成することが可能となり、引いては安定した吐出性能を有するインクジェットヘッド1を得ることができる。   As described above, the lower electrode 500a, the piezoelectric body 500b, and the upper electrode are formed on the diaphragm 540 by the steps S21 to S24, S31 to S34, and S41 to S44 using the functional film forming method of the present invention. The piezoelectric element 501 made of 500c can be formed with high accuracy, and the inkjet head 1 having stable ejection performance can be obtained.

ところで、前述した本発明のインクジェットヘッドに対してインクなどの液体を供給する液体タンクを一体化して液体カートリッジとしてもよい。
図7に、その液体カートリッジであるインクカートリッジの外観図を示す。このインクカートリッジ80は、ノズル孔505等を有する前述した本発明に係るインクジェットヘッド1と、このインクジェットヘッド1に対してインクを供給する液体タンクであるインクタンク82とを一体化したものである。このようにインクタンク82が一体型のインクジェットヘッド1の場合、アクチュエータ部を高精度化、高密度化、および高信頼化することで、インクカートリッジ80の歩留まりや信頼性を向上することができ、インクカートリッジ80の低コスト化を図ることができる。
Incidentally, a liquid tank for supplying a liquid such as ink to the above-described ink jet head of the present invention may be integrated to form a liquid cartridge.
FIG. 7 shows an external view of an ink cartridge that is the liquid cartridge. The ink cartridge 80 is obtained by integrating the ink jet head 1 according to the present invention having the nozzle hole 505 and the like, and an ink tank 82 that is a liquid tank for supplying ink to the ink jet head 1. Thus, in the case of the ink jet head 1 in which the ink tank 82 is integrated, the yield and reliability of the ink cartridge 80 can be improved by increasing the accuracy, density, and reliability of the actuator unit. The cost of the ink cartridge 80 can be reduced.

つぎに、本発明に係る画像形成装置について説明する。
本発明に係る画像形成装置は、液滴を吐出させて画像を形成する画像形成装置であって、前述した本発明のインクジェットヘッド又は図7の一体型インクジェットヘッドユニットである液体カートリッジを備えていることを特徴とする。
ここでは、図8及び図9を用いて、本発明のインクジェットヘッド1を搭載した画像形成装置であるインクジェット記録装置を実施例として説明する。なお、図8は同記録装置の斜視説明図、図9は同記録装置の機構部の側面説明図である。
Next, the image forming apparatus according to the present invention will be described.
An image forming apparatus according to the present invention is an image forming apparatus that forms an image by ejecting liquid droplets, and includes a liquid cartridge that is the above-described inkjet head of the present invention or the integrated inkjet head unit of FIG. It is characterized by that.
Here, using FIG. 8 and FIG. 9, an ink jet recording apparatus which is an image forming apparatus equipped with the ink jet head 1 of the present invention will be described as an example. 8 is an explanatory perspective view of the recording apparatus, and FIG. 9 is an explanatory side view of a mechanism portion of the recording apparatus.

このインクジェット記録装置は、記録装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ98、キャリッジ98に搭載した本発明のインクジェットヘッド(記録ヘッド)1、インクジェットヘッド1へインクを供給するインクカートリッジ99等で構成される印字機構部91等を収納し、装置本体の下方部には前方側から多数枚の用紙92を積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい。)93を抜き差し自在に装着することができる。また、用紙92を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ94を有し、給紙カセット93あるいは手差しトレイ94から給送される用紙92を取り込み、印字機構部91によって所要の画像を記録した後、後面側の装着された排紙トレイ95に排紙する。   The ink jet recording apparatus includes a carriage 98 movable in the main scanning direction inside the recording apparatus main body, the ink jet head (recording head) 1 of the present invention mounted on the carriage 98, an ink cartridge 99 for supplying ink to the ink jet head 1, and the like. A paper feed cassette (or a paper feed tray) 93 on which a large number of sheets 92 can be stacked from the front side is detachably attached to the lower part of the apparatus main body. can do. Further, it has a manual feed tray 94 that is opened to manually feed the paper 92, takes in the paper 92 fed from the paper feed cassette 93 or the manual feed tray 94, and records a required image by the printing mechanism 91. Thereafter, the paper is discharged to a paper discharge tray 95 mounted on the rear side.

印字機構部91は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド96と従ガイドロッド97とキャリッジ98を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ98には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンダ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッド1を複数のインク吐出口(ノズル)を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ98にはインクジェットヘッド1に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ99を交換可能に装着している。   The printing mechanism 91 holds a main guide rod 96, a sub guide rod 97, and a carriage 98, which are guide members horizontally mounted on left and right side plates (not shown), so as to be slidable in the main scanning direction. (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk) ink jet heads 1 that eject ink droplets of each color are arranged in a direction intersecting the main scanning direction with a plurality of ink ejection openings (nozzles), The ink droplet is ejected in the downward direction. In addition, each ink cartridge 99 for supplying ink of each color to the inkjet head 1 is replaceably mounted on the carriage 98.

インクカートリッジ99は、上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッド1へインクを供給する供給口が設けられ、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッド1へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、インクジェットヘッド1としては各色のインクジェットヘッド1を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個の液出ヘッドでもよい。   The ink cartridge 99 is provided with an air outlet communicating with the atmosphere at the upper side, and a supply port for supplying ink to the inkjet head 1 at the lower side, and has a porous body filled with ink inside. The ink supplied to the inkjet head 1 is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of the body. Moreover, although the inkjet head 1 of each color is used as the inkjet head 1, it may be a single liquid discharge head having nozzles that eject ink droplets of each color.

ここで、キャリッジ98は後方側(用紙搬送下流側)を主ガイドロッド96に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙搬送上流側)を従ガイドロッド97に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ98を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ101で回転駆動される駆動プーリ102と従動プーリ103との間にタイミングベルト104を張装し、このタイミングベルト104をキャリッジ98に固定しており、主走査モータ101の正逆回転によりキャリッジ98が往復駆動される。   Here, the carriage 98 is slidably fitted to the main guide rod 96 on the rear side (sheet conveyance downstream side), and the front side (sheet conveyance upstream side) is slidably mounted on the sub guide rod 97. Yes. In order to move and scan the carriage 98 in the main scanning direction, a timing belt 104 is stretched between the driving pulley 102 and the driven pulley 103 that are rotationally driven by the main scanning motor 101, and the timing belt 104 is moved to the carriage 98. The carriage 98 is reciprocally driven by forward and reverse rotations of the main scanning motor 101.

一方、給紙カセット93にセットした用紙92をインクジェットヘッド1に下方側に搬送するために、給紙カセット93から用紙92を分離給装する給紙ローラ105及びフリクションパッド106と、用紙92を案内するガイド部材107と、給紙された用紙92を反転させて搬送する搬送ローラ108と、この搬送ローラ108の周面に押し付けられる搬送コロ109及び搬送ローラ108からの用紙92の送り出し角度を規定する先端コロ110とを有する。搬送ローラ108は副走査モータによってギア列を介して回転駆動される。   On the other hand, in order to convey the paper 92 set in the paper feed cassette 93 downward to the ink jet head 1, the paper feed roller 105 and the friction pad 106 for separating and feeding the paper 92 from the paper feed cassette 93 and the paper 92 are guided. A guide member 107 for conveying, a conveying roller 108 for reversing and conveying the fed paper 92, a conveying roller 109 pressed against the peripheral surface of the conveying roller 108, and a feeding angle of the sheet 92 from the conveying roller 108 are defined. A tip roller 110. The conveyance roller 108 is rotationally driven by a sub-scanning motor through a gear train.

そして、キャリッジ98の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ108から送り出された用紙92をインクジェットヘッド1の下方側で案内するため用紙ガイド部材である印写受け部材111を設けている。この印写受け部材111の用紙搬送方向下流側には、用紙92を排紙方向へ送り出すための回転駆動される搬送コロ112と拍車113を設け、さらに用紙92を排紙トレイ95に送り出す排紙ローラ114と拍車115と排紙経路を形成するガイド部材116,117とを配設している。   In addition, a printing receiving member 111 that is a sheet guide member is provided to guide the sheet 92 fed from the transport roller 108 corresponding to the moving range of the carriage 98 in the main scanning direction on the lower side of the inkjet head 1. A conveyance roller 112 and a spur 113 that are rotationally driven to send the paper 92 in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the printing receiving member 111 in the paper conveyance direction, and the paper 92 is further discharged to the paper discharge tray 95. A roller 114, a spur 115, and guide members 116 and 117 that form a paper discharge path are disposed.

このインクジェット記録装置90による記録時には、キャリッジ98を移動させながら画像信号に応じてインクジェットヘッド1を駆動することにより、停止している用紙92にインクを吐出して1行分を記録し、その後、用紙92を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号または用紙92の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙92を排紙する。   During recording by the inkjet recording apparatus 90, the inkjet head 1 is driven according to the image signal while moving the carriage 98, thereby ejecting ink onto the stopped paper 92 to record one line, and then After the sheet 92 is conveyed by a predetermined amount, the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 92 reaches the recording area, the recording operation is terminated and the paper 92 is discharged.

また、キャリッジ98の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、インクジェットヘッド1の吐出不良を回復するための回復装置118を配置している。回復装置118はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ98は印字待機中にはこの回復装置118側に移動されてキャップ手段でインクジェットヘッド1をキャッピングして吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係ないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出状態を維持する。   Further, a recovery device 118 for recovering the ejection failure of the inkjet head 1 is disposed at a position outside the recording area on the right end side in the moving direction of the carriage 98. The recovery device 118 includes a cap unit, a suction unit, and a cleaning unit. During printing standby, the carriage 98 is moved to the recovery device 118 side, and the inkjet head 1 is capped by the cap means to keep the discharge port portion in a wet state, thereby preventing discharge failure due to ink drying. Further, by ejecting ink that is not related to recording during recording or the like, the ink viscosity of all the ejection ports is made constant and a stable ejection state is maintained.

また、吐出不良が発生した場合等には、キャップ手段でインクジェットヘッド1の吐出出口(ノズル)を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともの気泡等を吸出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜(不図示)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。   In addition, when a discharge failure occurs, the discharge outlet (nozzle) of the inkjet head 1 is sealed with the cap means, and bubbles with the ink are sucked out from the discharge port by the suction means through the tube and attached to the discharge port surface. The discharged ink, dust, etc. are removed by the cleaning means, and the ejection failure is recovered. Further, the sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) installed at the lower part of the main body and absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

このように、このインクジェット記録装置90においては本発明のインクジェットヘッド1を搭載しているので、振動板駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク吐出特性が得られ、画像品質が向上する。なお、ここではインクジェット記録装置90にインクジェットヘッド1を使用した場合について説明したが、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する装置にインクジェットヘッド1を適用してもよい。   As described above, since the inkjet head 1 of the present invention is mounted in the inkjet recording apparatus 90, there is no ink droplet ejection failure due to diaphragm drive failure, stable ink ejection characteristics are obtained, and image quality is improved. . Although the case where the inkjet head 1 is used in the inkjet recording apparatus 90 has been described here, the inkjet head 1 may be applied to an apparatus that ejects droplets other than ink, for example, a liquid resist for patterning.

以下、本発明に係る成形型及び印刷用版の製造方法に関する実施例を説明する。
(1)成形型14
本発明の成形型14を以下の手順で作製した。
(S51a)エッチングマスク形成(図1(1a))
外径150mm、活性層14a厚さ50μm、総厚625μmのSOI基板14kの表面にフォトレジストを塗布・ベーク・露光することにより所定パターンの開口部を有するエッチングマスク17を形成した。
(S51b)エッチング(図1(1b))
つぎに、エッチングマスク17の開口部を通して基板14kをドライエッチングすることにより、活性層14a表面にエッチングマスク17の開口部のパターンに対応した凹凸パターンを形成した。
(S51c)エッチングマスク除去(図1(1c))
活性層14aに凹凸パターンを形成した後、フォトレジストから成るエッチングマスク17を剥離することにより成形型14を得た。
なお、比較例として、シリコン基板を用いて実施例と同じ条件で成形型を作製した。
(2)印刷用版50
本発明の印刷用版50を以下の手順で作製した。
(S52a)液体状樹脂塗布工程(図1(2a))
本実施例においては、主剤と硬化剤からなる二液混合型のPDMS樹脂(標準硬化条件:70℃×60分+150℃×30分)の主剤と硬化剤とを10対1の重量比となるように秤量したのち、遊星回転機構を有する攪拌装置(図示せず)によって混合することによって、未硬化状態のPDMS樹脂(液体状樹脂13a)を調製し、成形型14の上部に設けた成形型支持部材12を用いたスキージコートにより成形型14表面の凹凸部の全領域を埋めるようにPDMS樹脂を層状に塗布した。
(S52b)加圧工程(図1(2b))
次に、未硬化状態の液体状樹脂13aの上方から、硬化後にホウ珪酸ガラスからなるガラス基板52を貼り合わせた。なお、事前にUV光を照射することにより、該ガラス基板52の表面改質を施している。
ついで、加圧加熱装置(図示せず)を用いて成形型14とガラス基板52とを液体状樹脂13aを介して所定の圧力で加圧した。
(S52c)硬化工程(図1(2c))
引き続き、前記加圧加熱装置を用いて、成形型14とガラス基板52とを液体状樹脂13aを介して加圧した状態で、70℃で60分間および150℃で30分間加熱することにより、前記液体状樹脂13aを完全硬化させ、PDMS樹脂からなる硬化樹脂層13とした。
(S52d)離型工程(図1(2d))
成形型14、ガラス基板52、および硬化樹脂層13を徐冷した後、完全硬化状態の硬化樹脂層13を成形型14から離型させることにより、表面に凹凸パターンを有する硬化樹脂層13とガラス基板52とからなる印刷用版50の実施例サンプルを得た。
また、比較例の成形型を用いて、実施例と同じ条件で印刷用版の比較例サンプルを作製した。
Embodiments relating to the method for producing a mold and a printing plate according to the present invention will be described below.
(1) Mold 14
The mold 14 of the present invention was produced by the following procedure.
(S51a) Etching mask formation (FIG. 1 (1a))
An etching mask 17 having openings of a predetermined pattern was formed by applying, baking and exposing a photoresist on the surface of an SOI substrate 14k having an outer diameter of 150 mm, an active layer 14a thickness of 50 μm, and a total thickness of 625 μm.
(S51b) Etching (FIG. 1 (1b))
Next, the substrate 14k was dry-etched through the opening of the etching mask 17, thereby forming an uneven pattern corresponding to the pattern of the opening of the etching mask 17 on the surface of the active layer 14a.
(S51c) Etching mask removal (FIG. 1 (1c))
After forming a concavo-convex pattern on the active layer 14a, the etching mask 17 made of a photoresist was peeled off to obtain a molding die 14.
As a comparative example, a mold was produced using a silicon substrate under the same conditions as in the example.
(2) Printing plate 50
A printing plate 50 of the present invention was produced by the following procedure.
(S52a) Liquid resin application process (FIG. 1 (2a))
In this example, the weight ratio of the main agent and the curing agent of the two-component mixed PDMS resin (standard curing condition: 70 ° C. × 60 minutes + 150 ° C. × 30 minutes) composed of the main agent and the curing agent is 10: 1. After weighing in such a manner, an uncured PDMS resin (liquid resin 13a) is prepared by mixing with a stirrer (not shown) having a planetary rotation mechanism, and a molding die provided on the upper portion of the molding die 14 PDMS resin was applied in a layered manner so as to fill the entire region of the irregularities on the surface of the mold 14 by squeegee coating using the support member 12.
(S52b) Pressurization process (FIG. 1 (2b))
Next, a glass substrate 52 made of borosilicate glass was bonded after curing from above the uncured liquid resin 13a. The glass substrate 52 is subjected to surface modification by irradiating with UV light in advance.
Next, the mold 14 and the glass substrate 52 were pressurized with a predetermined pressure through the liquid resin 13a using a pressure heating device (not shown).
(S52c) Curing step (FIG. 1 (2c))
Subsequently, by using the pressure heating device, the mold 14 and the glass substrate 52 are heated through the liquid resin 13a and heated at 70 ° C. for 60 minutes and 150 ° C. for 30 minutes. The liquid resin 13a was completely cured to obtain a cured resin layer 13 made of PDMS resin.
(S52d) Mold release step (FIG. 1 (2d))
After gradually cooling the mold 14, the glass substrate 52, and the cured resin layer 13, the cured resin layer 13 having a concavo-convex pattern on the surface and the glass are released by releasing the completely cured cured resin layer 13 from the mold 14. An example sample of the printing plate 50 comprising the substrate 52 was obtained.
Moreover, the comparative example sample of the printing plate was produced on the same conditions as an Example using the shaping | molding die of a comparative example.

(3)評価結果
以上の製造工程ステップS52a〜S52dにより作製した印刷用版50の実施例サンプルの凹凸パターン高さを3次元レーザ変位計を用いて測定したところ、50.0±0.2μm(σ)であることが確認できた。
一方、シリコン基板をドライエッチングすることによって形成した成形型を用いて作製した印刷用版(比較例サンプル)の凹凸パターン高さは、成形型のエッチング幅の狭いパターンはより低く、エッチング幅の広いパターンはより高くなることによってばらつきを生じて50.0±5.0μmと寸法精度の悪いものとなっていた。
(3) Evaluation result When the uneven | corrugated pattern height of the Example sample of the printing plate 50 produced by the above manufacturing process steps S52a-S52d was measured using the three-dimensional laser displacement meter, it was 50.0 ± 0.2 micrometer ( It was confirmed that σ).
On the other hand, the concavo-convex pattern height of a printing plate (comparative sample) produced using a mold formed by dry etching a silicon substrate is lower for a pattern with a narrow etching width of the mold and wider for an etching width. As the pattern becomes higher, variations occur, resulting in poor dimensional accuracy of 50.0 ± 5.0 μm.

なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。   Although the present invention has been described with the embodiments shown in the drawings, the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, and other embodiments, additions, modifications, deletions, etc. Can be changed within the range that can be conceived, and any embodiment is included in the scope of the present invention as long as the effects and advantages of the present invention are exhibited.

本発明の活用例として、圧電素子を用いた、マイクロアクチュエータを搭載するMEMSデバイス、例えばマイクロミラーを搭載したプロジェクタ等の光学デバイス,微小流路に流体を供給するマイクロポンプ等を挙げることができる。   Examples of utilization of the present invention include a MEMS device using a piezoelectric element and a microactuator, for example, an optical device such as a projector equipped with a micromirror, a micropump for supplying a fluid to a microchannel, and the like.

1 インクジェットヘッド
12 成形型支持部材
13 硬化樹脂層
13a 液体状樹脂
14 成形型
14a 活性層
14b SiOボックス層
14c Si基板
14k 基板(SOI基板)
17 エッチングマスク
20 印刷装置
21 搬送機構
22 保持手段
23 インキング部
23a 溶液塗布手段
23b 溶液供給手段
24 転写部
24a 駆動部
25 制御装置
50 印刷用版
52 ガラス基板
53 印刷基材
80,99 インクカートリッジ
82 インクタンク
90 インクジェット記録装置
91 印字機構部
92 用紙
93 給紙カセット
94 手差しトレイ
95 排紙トレイ
96 主ガイドロッド
97 従ガイドロッド
98 キャリッジ
101 主走査モータ
102 駆動プーリ
103 従動プーリ
104 タイミングベルト
105 給紙ローラ
106 フリクションパッド
107,116,117 ガイド部材
108 搬送ローラ
109,112 搬送コロ
110 先端コロ
111 印写受け部材
113,115 拍車
114 排紙ローラ
118 回復装置
300 有機分子
301,301a,301b,301c 撥液性領域
302,302a,302b,302c 親液性領域
400,400a,400b,400c 液体塗布手段
401 機能液
401a,401c 電極材料含有溶液
401b 圧電体前駆体溶液
500 機能性膜
500a 下部電極
500b 圧電体
500c 上部電極
501 圧電素子
503 液室基板
503a 隔壁部
504 ノズル板(ヘッド基板面)
505 ノズル孔
506 個別液室
532 流体抵抗部
533 共通液室
533a インク供給部
540 振動板
572 保持基板
573 フレキシブルプリント基板(FPC)
574 圧電素子保護空間
700 エネルギー付与手段
1 inkjet head 12 mold support members 13 cured resin layer 13a liquid resin 14 mold 14a active layer 14b SiO 2 box layer 14c Si substrate 14k substrate (SOI substrate)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 Etching mask 20 Printing apparatus 21 Conveyance mechanism 22 Holding means 23 Inking part 23a Solution application means 23b Solution supply means 24 Transfer part 24a Drive part 25 Control apparatus 50 Printing plate 52 Glass substrate 53 Printing base material 80,99 Ink cartridge 82 Ink tank 90 Inkjet recording device 91 Printing mechanism section 92 Paper 93 Paper feed cassette 94 Manual feed tray 95 Paper discharge tray 96 Main guide rod 97 Subordinate guide rod 98 Carriage 101 Main scanning motor 102 Drive pulley 103 Driven pulley 104 Timing belt 105 Paper feed roller 106 Friction pads 107, 116, 117 Guide members 108 Conveying rollers 109, 112 Conveying rollers 110 Tip rollers 111 Printing receiving members 113, 115 Spurs 114 Discharging rollers 18 recovery device 300 organic molecule 301, 301a, 301b, 301c lyophobic region 302, 302a, 302b, 302c lyophilic region 400, 400a, 400b, 400c liquid application means 401 functional liquid 401a, 401c electrode material-containing solution 401b piezoelectric Body precursor solution 500 functional film 500a lower electrode 500b piezoelectric body 500c upper electrode 501 piezoelectric element 503 liquid chamber substrate 503a partition wall portion 504 nozzle plate (head substrate surface)
505 Nozzle hole 506 Individual liquid chamber 532 Fluid resistance portion 533 Common liquid chamber 533a Ink supply portion 540 Vibration plate 572 Holding substrate 573 Flexible printed circuit board (FPC)
574 Piezoelectric element protection space 700 Energy applying means

特開2011−000714号公報JP2011-000714A 特開2005−72473号公報JP 2005-72473 A 特開2009−28947号公報JP 2009-28947 A

Claims (10)

マイクロコンタクトプリントの印刷用版の製造に用いられる表面に凹凸パターンを有する成形型であって、
SiO層をボックス層とするSOI基板の所定厚さのシリコン活性層にフォトリソグラフィ技術により前記凹凸パターンが形成されてなることを特徴とする成形型。
A mold having a concavo-convex pattern on the surface used for producing a printing plate for microcontact printing,
A molding die, wherein the concave-convex pattern is formed by a photolithography technique on a silicon active layer having a predetermined thickness of an SOI substrate having a SiO 2 layer as a box layer.
マイクロコンタクトプリントに用いる印刷用版の製造方法であって、
請求項1に記載の成形型の凹凸パターン形成面に、液体状樹脂を塗布する工程と、
前記成形型の凹凸パターン面に塗布された前記液体状樹脂の層を挟んで、支持基板を前記成形型に押圧させ、その状態で加熱により前記液体状樹脂を硬化させて硬化樹脂層とする工程と、
前記成形型を前記硬化樹脂層から剥離して、前記凹凸パターンが転写された硬化樹脂層と前記支持基板からなる印刷用版を得る工程と、を有することを特徴とする印刷用版の製造方法。
A method for producing a printing plate used for microcontact printing,
Applying a liquid resin to the concavo-convex pattern forming surface of the mold according to claim 1;
A step of pressing the support substrate against the mold and sandwiching the liquid resin layer applied to the concave / convex pattern surface of the mold, and curing the liquid resin by heating in that state to form a cured resin layer When,
A method for producing a printing plate, comprising: a step of peeling the molding die from the cured resin layer to obtain a printing plate comprising the cured resin layer to which the concavo-convex pattern is transferred and the support substrate. .
前記支持基板は、前記成形型と熱膨張係数が略同一であることを特徴とする請求項2に記載の印刷用版の製造方法。   The method for producing a printing plate according to claim 2, wherein the support substrate has substantially the same thermal expansion coefficient as the mold. 前記支持基板は、ホウ珪酸ガラスまたはアルミナ珪酸ガラスからなることを特徴とする請求項2または3に記載の印刷用版の製造方法。   The method for producing a printing plate according to claim 2, wherein the support substrate is made of borosilicate glass or alumina silicate glass. 前記液体状樹脂は、ポリジメチルシロキサン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の印刷用版の製造方法。   The method for producing a printing plate according to any one of claims 2 to 4, wherein the liquid resin is any one of a polydimethylsiloxane resin, a polymethylmethacrylate resin, and a polyurethane resin. 前記支持基板の前記液体状樹脂の層と接する表面が表面改質されていることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の印刷用版の製造方法。   The method for producing a printing plate according to any one of claims 2 to 5, wherein a surface of the support substrate in contact with the liquid resin layer is surface-modified. 請求項2〜6のいずれかに記載の印刷用版の製造方法により製造されてなることを特徴とする印刷用版。   A printing plate produced by the method for producing a printing plate according to claim 2. 請求項7に記載の印刷用版の前記凹凸パターン形成面に有機分子含有溶液を塗布し、該凹凸パターン面を被印刷面に接触させて、該被印刷面上に有機分子膜を転写することにより、撥液部で区分される所定パターンの親液部を形成する第1の工程と、
前記被印刷面上に形成された前記親液部にインクジェット法を用いて選択的に機能液を供給する第2の工程と、
前記親液部に供給された機能液にエネルギーを付与して所定パターンの機能性膜を形成する第3の工程と、を有することを特徴とする機能性膜の形成方法。
An organic molecule-containing solution is applied to the concavo-convex pattern forming surface of the printing plate according to claim 7, the concavo-convex pattern surface is brought into contact with the printing surface, and the organic molecular film is transferred onto the printing surface. A first step of forming a lyophilic portion having a predetermined pattern divided by the liquid repellent portion;
A second step of selectively supplying a functional liquid to the lyophilic part formed on the printing surface using an inkjet method;
And a third step of forming a functional film having a predetermined pattern by applying energy to the functional liquid supplied to the lyophilic portion.
隔壁により区画されてなり、それぞれが液滴吐出孔を有する複数の個別液室と、前記複数の個別液室の前記液滴吐出孔が設けられる板面とは別の面に設けられる振動板と、前記振動板上の前記複数の個別液室それぞれに対応する位置に設けられ、該振動板側から共通電極となる下部電極、圧電体、個別電極となる上部電極の順に積層されてなる複数の圧電素子と、前記下部電極と接続される共通電極配線と、前記複数の圧電素子それぞれの上部電極と個別に導通し駆動信号が入力される個別電極配線と、を備えるインクジェットヘッドにおいて、
前記下部電極、圧電体、上部電極の少なくともいずれかが、請求項8に記載の機能性膜の形成方法により形成されてなることを特徴とするインクジェットヘッド。
A plurality of individual liquid chambers that are partitioned by a partition wall, each having a droplet discharge hole, and a diaphragm provided on a surface different from the plate surface of the plurality of individual liquid chambers on which the droplet discharge hole is provided; A plurality of individual liquid chambers provided on the diaphragm corresponding to each of the plurality of individual liquid chambers, wherein a lower electrode serving as a common electrode, a piezoelectric body, and an upper electrode serving as an individual electrode are stacked in that order from the diaphragm side. In an inkjet head comprising: a piezoelectric element; a common electrode wiring connected to the lower electrode; and an individual electrode wiring that is individually connected to an upper electrode of each of the plurality of piezoelectric elements and receives a driving signal.
An ink jet head, wherein at least one of the lower electrode, the piezoelectric body, and the upper electrode is formed by the functional film forming method according to claim 8.
請求項9に記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。   An inkjet recording apparatus comprising the inkjet head according to claim 9.
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